Международная группа исследователей из США и Китая заметно продвинулась в создании доступного оптического диода – прибора, который будет пропускать свет в одном направлении и не пропускать в противоположном. Статья ученых появилась в журнале Science, а ее краткое изложение приводит Nature News.

На первом этапе исследования ученые построили компьютерную модель распространения света в узком кремниевом световоде с прямоугольным сечением (200 на 800 нанометров). Ранее было известно, что нарушение симметрии боковых сторон световода может приводить к тому, что свет в полученном световоде будет распространяться в разных направлениях по-разному. Используя свою модель, ученые смогли подобрать необходимые параметры таким образом, что свет распространился по световоду симметрично (то есть последовательности пиков и впадин электромагнитной волны идут параллельно), а в обратную сторону – уже нет.

Затем ученые изготовили опытный образец из кремния. Одна из широких боковых стенок световода была покрыта слоем кремния с синусоидальными «кочками» высотой около 40 нанометров, а другая – аналогичным слоем с «кочками» из германия и хрома. Для работы полученное устройство использовало свет с длиной волны 1,55 микрометра. По словам ученых, полученные ими на практике результаты показали отличное согласование с теоретическими предсказаниями.

В статье отмечается, что предложенное исследователями устройство оптическим диодом вообще говоря не является. Вместе с тем исследователи планируют дополнить свой световод специальной схемой, которая отфильтровывала бы несимметричные электромагнитные волны. Если им это удастся, то у них получится полноценный оптический диод.

Схема исследователей – не первая схема подобного рода, например, в 2009 году группа ученых, используя нанолес полупроводниковых штырей, смогла создать микроволновый диод. Вместе с тем новая работа отличается тем, что для промышленного производства подобных световодов можно использовать уже имеющиеся мощности для производства полупроводниковой электроники.